analisis stabilitas lereng dan alternatif …

JURNAL KARYA TEKNIK SIPIL, Volume 3, Nomor 3, Tahun 2014, Halaman

573

573

ANALISIS STABILITAS LERENG DAN ALTERNATIF PENANGANANNYA

(STUDI KASUS LONGSORAN JALAN ALTERNATIF TAWANGMANGU

STA 3+150 – STA 3+200, KARANGANYAR)

Rahmawan Bagus Pratama, Imam Muslih Muhibbi, Indrastono Dwi A.*)

, Siti Hardiyati*)

Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro

Jl. Prof Soedarto, Tembalang, Semarang. 50239, Telp.: (024)7474770, Fax.: (024)7460060

ABSTRAK

Tugas akhir ini berisi tentang stabilitas tanah dan penanggulangannya pada ruas jalan

alternatif Tawangmangu-Plaosan STA 3+150 – STA 3+200, Karanganyar. Dengan

kondisi bentang alam yang cukup curam dan kondisi tanah yang kurang stabil,

menjadikan tanah disini merupakan tanah yang berpotensi longsor. Berdasarkan hasil

pengujian bor tanah yang dilakukan secara manual, lapisan tanah yang terdapat pada

daerah tersebut adalah lanau-kerikil, lanau-pasir, dan batu. Analisa dilakukan dengan

metode Fellenius dan program Plaxis V.8.2. Berdasarkan perhitungan metode Fellenius

didapatkan nilai faktor keamanan lereng sebesar 1,4701 dan dengan software Plaxis

diperoleh nilai faktor keamanan sebesar 1,3476. Nilai faktor keamanan tersebut masih

kurang dari persyaratan kestabilan lereng yaitu 1,5, sehingga kondisi lereng tersebut

berpotensi terjadi longsor. Usulan Alternatif Penanganan ada dua, yaitu menggunakan

Counterfort wall dari Proyek ditambah bored piles 10 meter dan yang kedua

menggunakan bored piles 11 meter. Perkuatan lereng yang dipilih adalah menggunakan

bored piles. Alternatif ini dipilih dengan alasan lebih ekonomis dibandingkan Counterfort

wall dalam hal kebutuhan volume beton. Bored Piles terletak pada elevasi +1191,50 dengan

diameter 0,8 m dan berjarak 16 meter dari As jalan. Hasil analisa menunjukkan bahwa

alternatif penanganan ini meningkatkan nilai faktor keamanan menjadi 1,6383.

kata kunci : longsoran, stabilitas lereng, Fellenius, Plaxis, Bored piles, Counterfort wall

ABSTRACT

This final project provides soil stability and the handling on alternative roads between

Tawangmangu-Plaosan STA 3+150-STA 3+200, Karanganyar. The landscape in this

area is rather steep and unstable, making the soil here has a high potential landslides.

Based on the results of the drill testing which has done manually in this area, the soil

contains gravelly-silt, sandly-silt and silt-stone. The analysis was done with Fellenius

method and Plaxis v.8.2. Based on Fellenius method calculation, the safety factor value of

the slope is 1,4701, while with Plaxis software, the safety factor value is 1,3476. Those

values above are less than minimal safety requirement value of slope which is 1,5, so this

landscape has a great potential of landslide. There are two alternative suggestions to

*)

Penulis Penanggung Jawab

JURNAL KARYA TEKNIK SIPIL, Volume 3, Nomor 3, Tahun 2014, Halaman 573 – 585

Online di: http://ejournal-s1.undip.ac.id/index.php/jkts

http://ejournal-s1.undip.ac.id/index.php/jkts


574

574

handle this situation. The first one is adding 10 meters of Bored Piles into Counterfort

wall. The other method is using 11 meters of Bored Piles. The choosen method for this

project was using 11 meters of Bored piles. Bored Piles was choosen because it need

lesser concrete volumes than Counterfort wall. Those bored piles has diameters of 0,8

meters. It was placed at the +1191,50 above the ground and 16 meters from the

centerline. The results show that this alternative increase the value of safety factor up to

1,6383.

keywords: landslide, slope stability, fellenius, Plaxis, Bored piles ,Counterfort wall

PENDAHULUAN

Tawangmangu mempunyai kondisi topografi berupa daerah berbukit-bukit. Tata guna lahan

sekitar kebanyakan digunakan untuk villa dan perkebunan campuran yang didominasi

tanaman yang siap dipasok ke pasar Tawangmangu. Melihat makin banyaknya

peningkatan jumlah pengunjung di daerah Tawangmangu ini, sarana dan prasarana jalan

harus ditingkatkan kualitasnya. Lokasi yang kami tinjau adalah jalan alternatif penghubung

antara Jawa Tengah – Jawa Timur. Jalan alternatif tersebut dibangun mengingat jalan utama

Tawangmangu – Plaosan memiliki kelandaian yang cukup terjal, sehingga diharapkan

dengan adanya jalan ini, akses menuju perbatasan Jawa Timur dapat lebih mudah bagi

kendaraan yang melewatinya. Dalam kasus Tugas Akhir ini, terjadi longsoran akibat curah

hujan yang tinggi dalam kurun waktu berhari-hari pada lokasi tersebut tepatnya Ruas

Tawangmangu – Plaosan di STA 3+150 s/d STA 3+200, sehingga menyebabkan longsoran

pada salah satu sisi jalan.

PENYEBAB LONGSOR

Musim kering yang berkepanjangan menyebabkan munculnya pori-pori atau rongga

tanah hingga terjadinya rekahan dan retakan pada tanah permukaan sehingga ketika

intensitas curah hujan mengalami peningkatan, air akan masuk melalui bagian tanah yang

mengalami retakan dan akan terakumulasi di bagian lereng sehingga menimbulkan gerakan

lateral.

Selain meningkatnya intensitas curah hujan, lereng atau tebing yang terjal juga dapat

menyebabkan terjadinya longsoran tanah karena mampu memperbesar gaya pendorong.

Lereng yang terjal terbentuk karena pengikisan air sungai, mata air, air laut, dan angin.

Jenis tanah di daerah itu didominasi tanah jenis lanau bercampur kerikil dan lanau bercampur

pasir. Tanah jenis ini memiliki potensi untuk terjadinya tanah longsor terutama bila terjadi

hujan. Selain itu tanah ini sangat rentan terhadap pergerakan tanah karena menjadi lembek

terkena air dan pecah ketika hawa terlalu panas.

Jenis tata lahan suatu daerah juga berpengaruh terhadap terjadinya tanah longsor. Hal ini

sering terjadi pada daerah dengan tata lahan persawahan, perladangan dan adanya genangan

air di lereng yang terjal. Pada daerah persawahan akar tanaman kurang kuat untuk

mengikat butir tanah dan membuat tanah menjadi lembek dan jenuh air sehingga

mudah mengalami kelongsoran. Sedangkan pada daerah perladangan, akar pohon di

daerah tersebut tidak mampu menembus bidang longsoran yang dalam.


575

575

JENIS LONGSORAN

1. Surface slide, longsoran ini terjadi sepanjang bidang gelincir yang masih terletak

dalam batas lereng, seperti pada Gambar 1.

Gambar 1. Surface slide

2. Deep slide, terjadi jika bidang gelincirnya terletak jauh di bawah

permukaan tanah, seperti pada Gambar 2.

Gambar 2. Deep slide

3. Rotational slide, jika bidang longsoran mempunyai bentuk seperti

busur derajat, log spiral dan bentuk lengkung yang tidak teratur.

Pada umumnya kelongsoran ini berhubungan dengan kondisi tanah

yang homogen seperti pada Gambar 3.

Gambar 3. Rotational slide

4. Translation slide, terjadi bila bentuk permukaan runtuh dipengaruhi oleh adanya

kekuatan geser yang berbeda pada lapisan tanah yang berbatasan, seperti pada Gambar 4.


576

576

Gambar 4. Translation slide

ANALISIS STABILITAS LERENG (METODE FELLENIUS)

Analisis stabilitas lereng dengan metode ini menganggap gaya-gaya yang bekerja pada sisi

kanan kiri dari sembarang irisan mempunyai resultan nol pada arah tegak lurus bidang

longsornya. Metode ini yang menjadi dasar digunakan dalam program Plaxis. Gaya-gaya

dan asumsi bidang pada tiap pias bidang longsor seperti terdapat pada Gambar 5.

Gambar 5. Gaya-Gaya dan Asumsi Bidang pada tiap Pias Bidang Longsor

Berdasarkan asumsi gaya-gaya tersebut, maka faktor keamanan lereng dihitung dengan

Persamaan 1.

F =

Dimana :

F = Faktor keamanan c = kohesi (kN/m2)

φ = sedut gesek dalam tanah (o) ai = lengkungan irisan ke-i (m)

Wi = berat irisan tanak ke-i (kN) μi = tekanan air pori ke-i (kN)

θi = sudut antara jari-jari lengkung dengan garis kerja massa tanah

ai =

Menentukan Lokasi Titik Pusat Bidang Longsor

Untuk memudahkan usaha trial anad error terhadap stabilitas lereng maka titik-titik pusat

bidang longsor yang berupa busur lingkaran harus ditentukan dahulu melalui suatu


577

577

pendekatan. Fellenius memberikan petunjuk-petunjuk untuk menentukan lokasi titik

pusat busur longsor kritis yang melalui tumit suatu lereng pada tanah kohesif ( c-soil )

seperti pada Gambar 6.

Gambar 6. Lokasi Pusat Busur Longsor Kritis pada Tanah Kohesif

Tabel 1. Sudut-sudut Petunjuk Menurut Fellenius

Lereng

1:n

Sudut Lereng

(Ø) (o)

Sudut-sudut petunjuk

Βa Βb

√3:1 60o ~29

o ~40

o

1:1 40o ~28

o ~38

o

1:1,5 33o41' ~26

o ~35

o

1:2 25o34' ~25

o ~35

o

1:3 18o26' ~25

o ~35

o

1:5 11o19' ~25

o 37

o

METODOLOGI PENELITIAN

Dalam analisa geoteknik pada evaluasi kelongsoran ruas jalan alternatif Tawangmangu-

Plaosan STA 3+150 – STA 3+200, kabupaten Karanganyar ini, dilakukan dengan beberapa

tahap. Dimulai dari pekerjaan persiapan, mengidentifikasi kebutuhan data,

mengidentifikasi masalah, menyiapkan studi pustaka yang akan dipakai, melakukan

analisa dan pembahasan sehingga diperoleh hasil dan kesimpulan. Seperti flowchart

pada Gambar 7 berikut.

ANALISIS DATA

Berdasarkan penyelidikan tanah data bor log 1, terdapat lapisan lanau-kerikil dengan

ketebalan 1,3 meter, lapisan lanau-pasir dengan tebal lapisan 1,95 meter dan seterusnya

berupa lapisan batu (silt stone). Tabel 2 adalah tabel parameter tanah yang digunakan

dalam perhitungan stabilitas lereng dan Gambar 8 merupakan pemodelan lerengnya.


578

578

Perumusan Masalah

Fellenius

Analisis Kelongsoran Kondisi Eksisting

(kondisi termasuk beban lalu lintas)

Observasi

Pengumpulan Data

Plaxis

Safety Factor (Plaxis)

Analisis Kelayakan Counterfortwall Proyek

Data Sekunder :

Data Tanah (Data Laboratorium)

Peta Topografi

Peta Geologi

Data Primer :

Foto data proyek

Foto pelaksanaan pekerjaan

Sampel pengambilan tanah

Analisa Stabilitas Struktur dan DDT

Mulai

Cross check nilai safety factor dari kedua perhitungan

A


579

579

Gambar 7. Flowchart Penyusunan Laporan

Tabel 2. Parameter desain material pada simulasi kelongsoran

Properties lanau kerikil lanau pasir batu (siltstone)

Material model Model Mohr-Coulomb Mohr-Coulomb Mohr-Coulomb

Type of material

behaviour

Type undrained undrained undrained

Soil unit weight above

phreatic level

γdry (kN/m3) 10,679 9,477 12

Soil unit weight below

phreatic level

γsat (kN/m3) 16,476 16,677 18

Young’s modulus

(constant) *)

Eeff (kN/m2) 8000 5000 15000

Poisson’s ratio v 0,3 0,3 0,3

Cohesion (constant) **) ceff (kN/m2) 15 15 90

Friction angle **) Ø (o) 18 20 25

Permeability ***) kx, ky (m/day) 8,64x10-4

8,64x10-5

8,64x10-6

*) : Bowles, 1997 **) : Burt Look 7.9 ***) : Burt Look 8.1

Counterfortwall Proyek+Bored pile

Usulan Alternatif Penanganan

Kesimpulan

Selesai

Borepile

Diambil Penanganan dengan

SF longsor (Plaxis) > 1,6

Perhitungan Struktur dan DDT dari alternatif yang dipilih

A


580

580

Gambar 8. Pemodelan Lereng Plaxis

Hasil perhitungan menggunakan program Plaxis V.8.2 dengan pemodelan lereng seperti

Gambar 8, diperoleh nilai faktor keamanan lereng sebesar 1,3234. Hasil tersebut tidak

jauh berbeda dengan hasil analisis perhitungan manual dengan metode Fellenius yaitu

sebesar 1,4701. Karena nilai faktor keamanan yang diperoleh kurang dari faktor keamanan

lereng yang disyaratkan (FK> 1,5), maka dapat dikatakan bahwa lereng tersebut sangat

rentan terhadap kelongsoran. Berikut adalah Gambar 9 yang merupakan Incremental Shear

Strain kondisi eksisting dari hasil perhitungan Plaxis V.8.2.

Gambar 9. Incremental Shear Strain Kondisi Eksisting

Penanganan yang dilakukan dari proyek adalah menggunakan counterfortwall sesuai Gambar

10. Dalam Laporan tugas akhir ini kami akan memulai perhitungan dengan menganalisa

keamanan dan kelayakan counterfortwall yang digunakan dalam proyek. Hasil perhitungan

Plaxis menunjukkan dengan pola bidang gelincir yang terjadi sesuai Gambar 11 berikut.

Gambar 10. Desain dan Penempatan Counterfort wall dari proyek


581

581

Gambar 11. Pola bidang gelincir / shear shadings

Dari hasil simulasi Plaxis V8.2 dapat disimpulkan bahwa penanganan proyek menggunakan

counterfortwall dengan posisi tersebut belum memenuhi syarat keamanan suatu lereng. Hal ini

dibuktikan dengan Nilai Safety Factor yang didapat yaitu 1,2159< 1,5. Kesimpulanya bahwa

dengan penanganan tersebut counterfortwall makin menambah beban suatu lereng dan

penempatannya masih belum tepat.

ALTERNATIF PENANGANAN KELONGSORAN

Bore Pile

Alternatif pertama yang kami lakukan adalah dengan menempatkan borepile memotong

bidang gelincir. Ujung atas bore pile pada elevasi +1191,50. Bore pile dipakai diameter 0,8 m

dan berjarak 16 meter dari as jalan sesuai Gambar 12 berikut. Input data Plaxis ditunjukkan

Tabel 3.

Gambar 12. Desain dan Penempatan borepile


582

582

Tabel 3. Input Material Tanah dan Borepile 11 m

Properties lanau kerikil lanau pasir batu (siltstone) Borepile

Model Mohr-Coulomb Mohr-Coulomb Mohr-Coulomb -

Type undrained undrained undrained -

γunsat (kN/m3) 10,679 9,477 12 -

γsat (kN/m3) 16,476 16,677 18 -

Eref (kN/m2) *) 8000 5000 15000 -

v 0,3 0,3 0,3 0,15

cref (kN/m2) **) 15 15 90 -

Ø (o) **) 18 20 25 -

EA ***) - - - 1,057E+07

EI ***) - - - 4,228E+05

w ***) - - - 1,328E+02

Pemodelan geometri lereng dengan beberapa alternatif penempatan bored pile ditunjukkan

Gambar 13 berikut.

Gambar 13. Model Geometri Lereng di Lokasi Longsoran Cemorosewu

Tabel 4. Hasil Analisis Beberapa Percobaan Bored Pile

Percobaan Alternatif Penanganan SF

1 Bore Pile 11 m 1,6383

2 Bore Pile 25 m 1,6028

3 Bore Pile 15 m 1,5488

4 Gabungan Bore Pile 11 m & 25 m 1,6095

5 Gabungan Bore Pile 11 m & 15 m 1,4694

6 Gabungan 3 Bore Pile 1,4023

Dari fase-fase yang ada, dipilih Bored pile dengan kedalaman 11 meter dengan alasan karena

mempunyai nilai Safety Factor yang terbesar, yaitu 1,6383 ditunjukkan pada Gambar 14.


583

583

Gambar 14. Nilai FK= 1,6383 dari Alternatif Penanganan Bore Pile 11 m

Counterfort Wall

Penanganan kedua yang kami lakukan adalah dengan menambah bored pile pada counterfort

wall proyek seperti Gambar 15. Posisi borepile memotong bidang gelincir kondisi setelah

penanganan proyek atas Bore pile pada elevasi 1187,70, berjarak 17 m dari As jalan. Borepile

dipakai diameter 0,8 m. Pemodelan geometri lereng dengan alternatif penambahan bored pile

pada counterfort wall proyek ditunjukkan pada Gambar 16. Hasil perhitungan Plaxis

menunjukkan pola bidang gelincir dan SF pada Gambar 17 berikut.

Gambar 15 Desain dan Penempatan Alternatif Counterfortwall + Bore Pile 10 m

Gambar 16 Model Geometri Lereng di Lokasi Longsoran Cemorosewu


584

584

Gambar 17. Nilai FK = 1,9720 dari Alternatif Penanganan Counterfortwall + Bore

Pile 10 meter

KESIMPULAN

Hasil kedua alternatif penanganan terangkum dalam tabel 5 berikut ini.

Tabel 5. Resume Hasil Alternatif Penanganan Longsor

No. Alternatif Penanganan SF Vertical

Displacement (cm)

Horizontal

Displacement (cm)

1 Bored Pile 11 m 1,6383 10,128 4,604

2 Counterfort wall +

Bore pile 10 m 1,9720 2,483 1,07

Dari Tabel 5 di atas, berdasarkan syarat kekuatan, efisiensi pelaksanaan dan faktor

ekonomis maka dapat dipilih alternatif penanganan dengan bore pile. Alternatif pertama ini

dipilih sebab :

1. Memiliki nilai safety factor 1,6383 > 1,5.

2. Secara pelaksanaan dan biaya, alternatif pertama lebih ekonomis daripada alternatif

kedua. Hal ini dapat dibuktikan dengan perhitungan volume beton berikut :

Volume beton per meter, untuk alternatif 1 :

= 0,25*(22/7)*0,82*11 = 5,529 m

3

Volume beton per meter, untuk alternatif 2 :

= ( ((0,3+0,6)*5/2)+(0,6*4) ) * 1) + (0,25*(22/7)*0,82*10) = 9,674 m

3

DAFTAR PUSTAKA

Badan Standardisasi Nasional. 2008. SNI 3415-2008. Cara Uji Penetrasi Lapangan dengan

SPT.

Bowles, E. Joseph. 1991. Sifat-Sifat Fisis dan Geoteknis Tanah. Penerbit Erlangga. Jakarta.

Chen, F.H. 1975. Foundation on Expansive Soils, Development in Geotechnical Engineering

12,

Elsevier Scientific Publishing Company. New York.

Das, B.M. 1995. Mekanika Tanah Jilid 2. Erlangga. Jakarta.

Das, B.M. 1998. Mekanika Tanah Jilid 1. Erlangga. Jakarta.


585

585

Das, B.M. dan Mochtar N.E. 1989. Prinsip-Prinsip Rekayasa Geoteknik. Erlangga. Jakarta.

Hardiyatmo, H.C.. 2001. Teknik Pondasi Jilid 2. Gramedia. Jakarta.

Hardiyatmo, H.C. 2003. Mekanika Tanah II. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta.

Lambe, T. C., and Whitman, R. V. 1969. Soil Mechanics. John Wiley & Sons. New

York. Meyerhoff. 1976. Principle of Geotechnical Engineering. PWS Publisher.

Prakash, Shamsher. 1990. Pile Foundations in Engineering Practice. Willey & Sons, Inc.

New York.

Pusat Litbang Prasarana Transportasi. 2001. Pd T-09-2005-B, Pedoman Rekayasa Lereng

untuk Jalan.

http://www.ebookteknik002.blogspot.com/p/id1001-1050.html, 25 Juni 2013

http://www.esdm.go.id/batubara/docdownload/489-pengenalan-gerakan-tanah.html, 20 Juli

2013

Apoji, D., Susila, E. Penentuan Kuat Geser Clay Shale Terdegradasi Menggunakan

Metode Elemen Hingga: Studi Kasus Stabilitas Lereng di Balikpapan.

Development of Geotechnical Engineering in Civil Works and Geo-

Environment 10-11 February 2011 Yogyakarta.

Look, Burt.G. 2007. Handbook of Geotechnical Investigation and Design Tables. Taylor

& Francis Group. London, UK.

http://www.ebookteknik002.blogspot.com/p/id1001-1050.html

http://www.esdm.go.id/batubara/docdownload/489-pengenalan-gerakan-tanah.html

analisis stabilitas lereng dan alternatif …

Documents